CN202623902U - 电动汽车动力装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车动力装置，发动机的输出轴与行星架连接，在行星架上装有非定轴行星轮，各非定轴行星轮均与太阳轮及齿圈啮合，太阳轮与过渡齿轮同轴安装，该过渡齿轮与输出齿轮啮合，输出齿轮安装于第一电机的输出轴上；在齿圈的端部设有第二外齿轮，该第二外齿轮与第一外齿轮相啮合，第一外齿轮安装在第二电机的输出轴上，在第二电机的输出轴上还安装有减速器主动齿轮，该减速器主动齿轮与减速器从动齿轮相啮合。本实用新型能够有效减小轴向及径向尺寸，使整体结构更紧凑、体积更小巧，有利于在汽车前机舱内布置，并且扩展了使用范围，对于前机舱空间小的车型亦可适用。

Description

电动汽车动力装置
技术领域
本实用新型属于电动汽车技术领域，具体地说，特别涉及混合动力电动汽车上的动力装置。
背景技术
混合动力电动汽车（hybrid electric vehicle，HEV）兼具传统汽车及纯电动汽车的特点，是目前被公认为最具实用价值及最可能实现市场化的节能汽车，第三代丰田Prius汽车为当前最为畅销的HEV的典型车型。
第三代丰田Prius汽车的行星齿轮机构作为混联式HEV的动力耦合机构，具备多输入及多输出特点，通过控制策略的调整，可以实现发动机单独驱动、电机单独驱动、发动机及电机共同驱动等工作模式，实现了油电的最佳匹配和智能切换，成为HEV动力耦合机构的首选。
第三代丰田Prius汽车的动力耦合器如图2（图中虚线方框）所示，由输出齿轮1、定轴行星轮2、太阳轮3、非定轴行星轮4、齿圈5、第一外齿轮6、减速器主动齿轮7、减速器从动齿轮8、第二外齿轮9和行星架10等构成，发动机ICE的输出轴与行星架10连接，在行星架10上装有三个按圆周均匀分布的非定轴行星轮4，各非定轴行星轮4均与太阳轮3及齿圈5啮合，太阳轮3安装在第一电机M1的输出轴上。在齿圈5内还设有三个与之相啮合的定轴行星轮2，各定轴行星轮2均与第二电机M2的输出齿轮1啮合，输出齿轮1是定轴行星轮2的太阳轮。所述齿圈5的外圆周上设置有第二外齿轮9，该第二外齿轮9与外面的第一外齿轮6啮合，第一外齿轮6的轴上安装减速器主动齿轮7，该减速器主动齿轮7与减速器从动齿轮8相啮合。
由于均布的三个齿轮4为非定轴行星轮，因此，太阳轮3、非定轴行星轮4和齿圈5组成了动力分配装置。由于均布的三个齿轮2为定轴行星轮，因此，输出齿轮1、定轴行星轮2及齿圈5组成了第二电机M2的减速增扭装置。
则该动力分配装置电机M2、M1及发动机转速的关系如下：
nM1+i·p·nM2=(1+i)·nICE                （1）
式中：nM1——电机M1的转速；
nM2——电机M2的转速；
i——齿圈5内齿轮与太阳轮3的齿数比；
p——输出齿轮1与齿圈5内齿轮的齿数比（p＜1）；
nICE——发动机的转速。
发动机输出的扭矩一部分通过太阳轮3作用在电机M1上，一部分作用在齿圈5上，扭矩分配存在如下关系：
TM1=TICE/(1+i)                        （2）
T5=i·TICE/(1+i)                      （3）
式中：TM1——发动机输出扭矩作用在电机M1的扭矩；
T5——发动机输出扭矩作用在齿圈5的扭矩；
TICE——发动机的输出扭矩。
采用上述动力耦合器的动力***具有以下不足：
1）第一电机M1位于行星架内，第一电机M1和第二电机M2分居在齿圈5的两侧，且第一电机M1介于发动机ICE与第二电机M2之间，这样整个动力***的轴向尺寸较大，不利于动力***在汽车前机舱内布置，会影响动力***的使用范围，特别是对于前机舱空间小的车型不适用。
2）第二电机M2的减速增扭装置采用行星齿轮机构，结构较为复杂，零部件加工困难，制造生产难度相对较大，不仅拆装不方便，不利于维护和维修，而且会增加整个动力***的成本。
3）第一外齿轮6在齿圈5圆周的外面，整个动力***的径向尺寸较大，使得动力***在汽车前机舱内布置不方便，同样会影响动力***的使用范围，特别是对于前机舱空间小的车型不适用。
4）动力耦合器内部共有13个需要加工的齿轮，会增加动力***的生产成本，并且动力***连接易产生干涉，传动效率及承载能力较差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种结构紧凑、空间体积小的电动汽车动力装置。
本实用新型的技术方案如下：一种电动汽车动力装置，包括发动机（ICE）、第一电机（M1）、第二电机（M2）、输出齿轮（1）、过渡齿轮（2’）、太阳轮（3）、非定轴行星轮（4）、齿圈（5）、第一外齿轮（6）、减速器主动齿轮（7）、减速器从动齿轮（8）、第二外齿轮（9）和行星架（10），发动机（ICE）的输出轴与行星架（10）连接，在行星架（10）上装有按圆周均匀分布的非定轴行星轮（4），各非定轴行星轮（4）均与太阳轮（3）及齿圈（5）啮合，所述太阳轮（3）与过渡齿轮（2’）同轴安装，过渡齿轮（2’）位于齿圈（5）的外面，该过渡齿轮（2’）与输出齿轮（1）啮合，输出齿轮（1）安装于第一电机（M1）的输出轴上；在所述齿圈（5）的端部设有第二外齿轮（9），该第二外齿轮（9）与第一外齿轮（6）相啮合，第一外齿轮（6）安装在第二电机（M2）的输出轴上，且第二电机（M2）和第一电机（M1）位于齿圈（5）的同一侧，在所述第二电机（M2）的输出轴上还安装有减速器主动齿轮（7），该减速器主动齿轮（7）与减速器从动齿轮（8）相啮合。
采用以上技术方案，太阳轮、非定轴行星轮和齿圈组成了动力分配装置，第一外齿轮、第二外齿轮及齿圈组成了第二电机的减速增扭装置。本实用新型将第一电机从传统的位于发动机与第二电机之间移动至第二电机的旁边，并且第二电机和第一电机位于齿圈的同一侧，第一电机通过输出齿轮及过渡齿轮的啮合将动力传递至太阳轮，这样在不影响***动力传递方式的同时，可以将发动机相应地向第二电机的方向移动，相应地可以减少整个动力***的轴向长度；在齿圈的端部增设第二外齿轮，该第二外齿轮与第一外齿轮啮合，且第一外齿轮和减速器主动齿轮同轴安装，由此减小了整个动力***的径向尺寸。与背景技术相比，本实用新型轴向及径向尺寸均有减小，整个动力***结构更加紧凑、空间体积小，在汽车前机舱内布置容易，并且增加了动力***的使用范围，特别是对于前机舱空间小的车型亦可适用。同时，本实用新型将第二电机的减速增扭装置由传统的行星齿轮机构改为两个外齿轮构成的普通齿轮副，零部件加工容易，制造生产难度相对较小，不仅拆装方便，而且有利于维护和维修。
作为优选，在所述行星架（10）上装有三个按圆周均匀分布的非定轴行星轮（4）。
作为优选，所述齿圈（5）与第二外齿轮（9）为一体结构。
本实用新型的有益效果是：
1）能够有效减小轴向及径向尺寸，使整体结构更紧凑、空间体积更小巧，有利于在汽车前机舱内布置，并且扩展了使用范围，对于前机舱空间小的车型亦可适用。
2）通过将第二电机与齿圈之间的传动结构改为普通的齿轮副，简化了零部件的加工工艺，降低了制造生产难度，使得拆装方便，维护和维修便捷。
3）第一电机输出通过输出齿轮及过渡齿轮的啮合传动（k＜1），在不改变整个动力***输出动力的前提下，使第一电机的选型只需合理地降低转矩、提高转速，对于电机而言，合理地降低扭矩提高转速的要求可以降低电机设计难度及采购成本，从而间接降低了整个动力总成的成本，同时可以降低电机重量及体积，从而间接降低了整个动力总成的成本、重量及体积。
4）动力耦合器内部共有11个齿轮，与背景技术相比，节省了一个齿轮，降低了总成本；同时，动力***连接不会产生干涉，传动效率高，承载能力强。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为背景技术的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型由发动机ICE、第一电机M1、第二电机M2、输出齿轮1、过渡齿轮2’、太阳轮3、非定轴行星轮4、齿圈5、第一外齿轮6、减速器主动齿轮7、减速器从动齿轮8、第二外齿轮9和行星架10等构成。其中，发动机ICE位于图示的最左侧，该发动机ICE的输出轴与行星架10连接，行星架10位于发动机ICE的右侧，在行星架10上装有三个按圆周均匀分布的非定轴行星轮4，这三个非定轴行星轮4均位于齿圈5内，且三个非定轴行星轮4与齿圈5相啮合。在所述三个非定轴行星轮4的中间设有太阳轮3，该太阳轮3与三个非定轴行星轮4相啮合。
从图1中可知，太阳轮3与过渡齿轮2’同轴安装，过渡齿轮2’位于齿圈5的右侧，该过渡齿轮2’与输出齿轮1啮合，输出齿轮1安装于第一电机M1的输出轴上。在所述齿圈5的右端端部一体形成或者通过装配设置有第二外齿轮9，该第二外齿轮9与第一外齿轮6相啮合，第二齿轮6与齿圈5的齿数比为1。所述第一外齿轮6安装在第二电机M2的输出轴上，且第二电机M2和第一电机M1均位于齿圈5的右侧。在所述第二电机M2的输出轴上还安装有减速器主动齿轮7，该减速器主动齿轮7位于第一外齿轮6的右侧，减速器主动齿轮7与减速器从动齿轮8相啮合。
本实用新型中，太阳轮3、非定轴行星轮4和齿圈5组成了动力分配装置，第一外齿轮6、第二外齿轮9及齿圈5组成了第二电机M2的减速增扭装置。
该动力分配装置电机M2、M1及发动机转速关系如下：
k·nM1+i·p·nM2=(1+i)·nICE                （4）
式中：k——输出齿轮1与过渡齿轮2’的齿数比（k＜1）；
nM1——第一电机M1的转速；
nM2——第二电机M2的转速；
i——齿圈5内齿轮与太阳轮3的齿数比；
p——第一外齿轮6与第二外齿轮9的齿数比（p＜1）；
nICE——发动机的转速。
发动机输出的扭矩一部分通过太阳轮3作用在第一电机M1上，一部分作用在齿圈5上，扭矩分配存在如下关系：
TM1TICE/[k(1+i)]                        （5）
T5=i·TICE/(1+i)                         （6）
式中：TM1——发动机输出扭矩作用在第一电机M1的扭矩；
T5——发动机输出扭矩作用在齿圈5的扭矩；
TICE——发动机的输出扭矩。

Claims (3)

1.一种电动汽车动力装置，包括发动机（ICE）、第一电机（M1）、第二电机（M2）、输出齿轮（1）、太阳轮（3）、非定轴行星轮（4）、齿圈（5）、第一外齿轮（6）、减速器主动齿轮（7）、减速器从动齿轮（8）和行星架（10），发动机（ICE）的输出轴与行星架（10）连接，在行星架（10）上装有按圆周均匀分布的非定轴行星轮（4），各非定轴行星轮（4）均与太阳轮（3）及齿圈（5）啮合，其特征在于：所述太阳轮（3）与过渡齿轮（2’）同轴安装，过渡齿轮（2’）位于齿圈（5）的外面，该过渡齿轮（2’）与输出齿轮（1）啮合，输出齿轮（1）安装于第一电机（M1）的输出轴上；在所述齿圈（5）的端部设有第二外齿轮（9），该第二外齿轮（9）与第一外齿轮（6）相啮合，第一外齿轮（6）安装在第二电机（M2）的输出轴上，且第二电机（M2）和第一电机（M1）位于齿圈（5）的同一侧，在所述第二电机（M2）的输出轴上还安装有减速器主动齿轮（7），该减速器主动齿轮（7）与减速器从动齿轮（8）相啮合。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力装置，其特征在于：在所述行星架（10）上装有三个按圆周均匀分布的非定轴行星轮（4）。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力装置，其特征在于：所述齿圈（5）与第二外齿轮（9）为一体结构。
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